대형 강입자 가속기의 입자 충돌 실험

LHC, 첫 실험서 예상보다 많은 소립자 방출

스위스 제네바 유럽입자물리연구소(CERN)의 대형 강입자 가속기(LHC)가 지난해 12월 실시된 첫 입자 충돌실험에서 이론상 예측보다 많은 수의 소립자를 방출한 것으로 밝혀졌다.

LHC 입자충돌실험(CMS)에 참여하고 있는 과학자들은 '고에너지 물리학 저널(Journal of High Energy Physics)' 최근호에서 지난해 말 실시된 첫 양성자 빔 충돌 실험에서 이론상 예상치보다 더 많은 소립자가 생성됐다고 밝혔다.

연구진은 그러나 이처럼 예상보다 많은 소립자가 발생했다는 사실이 연구 결과에는 영향을 미치지 않을 것이라며 올해 계획된 더 높은 에너지 수준의 실험들을 예정대로 진행할 것이라고 말했다.

LHC는 스위스 제네바 외곽과 프랑스 국경지대 지하 100ｍ에 둘레 27㎞의 원형 터널을 뚫고, 그 속에 양성자를 빛에 가까운 속도로 가속한 뒤 충돌시키는 장치를 설치한 것으로 과학자들은 이를 통해 현대 물리학의 기본을 이루는 소립자를 발견할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

20여년간 49억 달러를 투입해 건설된 LHC는 지난해 12월 시험가동에서 1조 전자볼트(TeV)를 넘는 고에너지 양성자 빔을 발사해 충돌시키는 데 성공, 세계 최고에너지 입자가속기가 됐다.

연구자들은 이후 LHC에서 처음으로 실시된 이 실험의 데이터를 분석해 왔으며, 그 결과 파이온(pion)과 케이온(kaon)으로 불리는 소립자들이 예상보다 많이 방출됐음이 확인된 것이다.

CMS 참여 과학자인 미국 매사추세츠 공과대학(MIT) 롤런드 군터 교수는 BBC 방송에서 "널리 알려진 이론 모델에서 예측한 것보다 다소 높은 수준의 입자들이 생산됐다"면서 "에너지가 증가하면서 당초 예상보다 약간 많은 입자가 생산될 것으로 보인다"고 예상했다.

그는 "이는 문제가 될 사안은 아니라고 본다"며 "하지만 이는 가장 희귀한 입자와 새로운 물리학을 향해 진전하는 과정에서 우리가 규명해야 할 많은 것 가운데 하나"라고 지적했다.

그는 이어 이런 '초과' 입자 생성은 올 하반기 중 LHC에서 납(Pb) 이온을 충돌시키는 실험을 할 때 더 이슈가 될 것이며 2~3개월 후 에너지 수준을 7 TeV로 높이면 그에 대해 더 많은 것을 알게 될 것이라고 덧붙였다.

입력시간 2010.02.10 (10:35)